再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土收缩性能的影响.pdf
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1、l 4 2 铁道建筑 Ra i l wa y Eng i n e e r i ng 文章编 号 : 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 5 ) 1 1 0 1 4 2 0 5 再 生粗 骨料 品质和取代 率对再 生混凝土 收缩性 能的影 响 韩 帅, 李秋 义 , 张修 勤 , 孔 哲 , 莫 建 ( 青 岛理 工大学 土木工程 学院 , 山东 青 岛2 6 6 0 3 3 ) 摘 要 : 采 用再 生粗 骨料 取代 天 然粗 骨料 ( 取 代 率 ( b =0 , 5 0 , 1 0 0 ) , 研 究再 生粗 骨料 品质 和取 代 率 对 再 生混 凝 土收 缩性 能的影 响
2、。结果 显示 : 简 单破 碎 再 生粗 骨料 混 凝 土 的收 缩 率 随 着 咖 的 增 大 而增 大, 与普通混凝土相 比, 6 0 d收缩率增大 1 4 8 5 5 8 , 即收缩性能劣于普通混凝土; 一次颗粒整形再生 粗 骨料 混凝 土 的收 缩率 随着 西 的增 大 变化 很 小 , 其 收 缩性 能 与普 通 混 凝 土接 近 ; 二 次 颗粒 整 形 再 生粗 骨料混凝土的收缩率随着 咖 的增大而减小, 与普通混凝土相 比, 6 0 d收缩率减小了2 8 1 4 6 , 即 收缩性 能优 于普 通 混凝 土 。 关键词 : 简单破 碎 颗粒 整形 再 生粗 骨料 再 生粗 骨料
3、 混凝 土 收缩性 能 中 图分 类 号 : T U 5 2 8 0 4 1文献标 识码 : A D O I : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 5 1 1 4 0 再生粗骨料混凝土是指以再生粗骨料部分或全部 取代 天然 粗骨 料 的混 凝 土 。与 普 通 混凝 土相 比 , 废 弃混凝 土来 源 广泛 , 组 分 复 杂 , 性 能 差 异较 大 , 再 生粗 骨料 品质 的差 异导 致再 生混凝 土 收缩变 化 规律波 动较 大 。李秋 义 等 研究 表 明 , 与 简 单 破 碎 再 生 粗 骨料 相比, 颗粒整形提高了再生粗骨料
4、 的品质 , 提高了再生 粗 骨料 昆 凝 土 的力 学 性 能 。力 学 性 能 的改 善 , 相 应地 改善 了混 凝 土的微 观 结 构 , 从 而有 利 于混 凝 土 耐 久性 能 的提 高和 收缩性 能 的改善 。 本文根 据 规范 昆凝 土用 再生 粗 骨 料( G B T 2 5 1 7 7 2 0 1 0 ) , 将 废弃 混凝 土经 简单破 碎 、 一次 颗粒 整 形和二次颗粒整形后分别制得 类 、 准 I类和 I类再 生 粗骨 料 , 并 测试 了再 生粗 骨 料 不 同 品 质 和取 代 率 对 混 凝土 收缩 率 的影响 。 1 试验 1 1 试 验 原材 料 水泥 为
5、青 岛 山水水 泥厂 生产 的 P 04 2 5 R普通 硅 酸盐 水泥 ; 细 骨料 采用 天然 砂 , 为 级 河砂 , 级 配 良好 , 符合规范 建设用砂 ( G B T 1 4 6 8 4 2 0 1 1 ) 的相关要 求 ; 天然 粗 骨 料 为 崂 山 产 5 2 5 mm连 续 级 配 的花 岗 岩碎石 , 符合规范 建设用卵石 、 碎石 ( G B T 1 4 6 8 5 2 0 1 1 ) 的相关要求 ; 再生粗骨料为简单破碎再 生粗骨 料 ( S B A) 、 一次 颗粒 整形 再 生粗骨 料 ( F A) 和 二 次颗 粒 整形再生粗骨料 ( S A) , 具体性 能指
6、标见表 1 ; 减水剂 为江苏博特高效聚羧酸减水剂 , 减水率 为 3 0 ; 水为 自来水 , 符合规范 昆凝土用水标准 ( J G J 6 3 2 0 0 6 ) 的相关 要求 。 表 1 再 生 粗 骨 料 性 能 指 标 1 2 试验 方法 根 据 混 凝 土 用 再 生 粗 骨 料 ( G B T 2 5 1 7 7 收稿 日期 : 2 0 1 5 0 3 2 0 ; 修回 日期 : 2 0 1 5 0 5 2 8 基金项 目: 国家 自然科学基金项 目( 5 1 3 7 8 2 7 0 , 5 1 2 0 8 2 7 2 ) 作者简介 : 韩帅( 1 9 9 O 一) , 男 ,
7、硕士研 究生 。 2 mo ) 、 普通混凝 土 配合 比设 计规 程 ( J G J 5 5 2 0 l 】 ) 和 混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 ( G B T 5 0 0 8 2 - 2 0 0 9 ) , 确定 昆 凝 土原 材 料及 配合 比, 研 究 3种 不 同品质 再生 粗骨 料 和 3种 不 同取 代 率 ( 咖 = 0 , 5 0 , 1 0 0 ) 对再 生 粗骨料 混凝 土 收缩性 能 的影 响 。 2 0 1 5年第 1 1 期 韩帅等 : 再生粗 骨料品质和取代率对再生混凝土收缩性能 的影 响 1 4 3 本试 验 采用 砂率 为 4 0 , 减 水 剂 为
8、 胶 凝材 料 用 量 的 1 2 , 通 过 调整 控 制 坍 落 度 在 1 6 02 0 0 mm 确 定 用水 量 , 试验 配合 比如 表 2所 示 。参 照 G B T 5 0 0 8 2 2 0 0 9 , 测试混凝土收缩率, 研究再生粗骨料不同品质和 取代率 ( 西 =0 , 5 0 , 1 0 0 ) 对再生粗 骨料混 凝土收 缩 性能 的影 响 。 表 2再生粗骨料 混凝土试验 配合比 2 试 验结果分析 2 1 不 同 品 质 再 生 粗 骨 料 对 再 生 混 凝 土 收 缩 性 能 影响 不 同品质 再生 粗骨 料对 再生 混凝 土 收缩 性能 影 响 分 别 如 图
9、 1 、 图 2所 示 。其 中 N A为普 通混 凝 土 。由 图 可 知 , 再生 粗 骨料混 凝 土收缩 性 能为 : 二次 颗粒 整形 再 生 粗 骨料 混凝 土 一次 颗粒 整形 再生 粗 骨料 混凝 土 简单破碎再生粗骨料混凝 土; 一次颗粒整形再生粗骨 料 混凝 土 收缩 性能 接近 普通 混凝 土 。 龄期, d ( a ) 再生粗骨 料取代率 为 5 0 龄期, d ( b ) 再生粗骨 料取代 率为 l O O 图 1 水泥用量为 3 5 0 k g m 时不同品质再生粗骨料 混凝 土收缩率曲线 龄 期, d ( a ) 再生粗骨料取代率为 5 0 龄 期, d ( b 再
10、生粗骨料取代率为 1 0 0 图 2 水泥用量为 4 5 0 k g m 时不同品质再生粗骨料 混凝土收缩率 曲线 以图 1为 例 , 当 =5 0 时 , 与 简 单 破 碎 再 生 粗 骨料混凝土 6 0 d收缩率相比, 一次颗粒整形再生粗骨 料混凝土的 6 0 d收缩率减小了 2 7 3 , 二次颗粒整形 再生粗骨料 混凝土 的 6 0 d收缩 率减小 了 3 5 8 ; 当 西 :1 0 0 时 , 一次 颗粒 整形 再生 粗骨 料混 凝土 的 6 0 d 收缩率 减小 了 3 5 0 , 二 次颗 粒 整 形再 生 粗 骨 料混 凝 土 的 6 0 d收缩 率减 小 了 4 4 9
11、。 混 凝土 收缩 是 由水 泥 水 化 反 应 产 生 的 自发 收 缩 、 水泥水化物与空气 中的二氧化碳反应产生的碳化收缩 8 6 4 2 O 8 6 4 2 0 一 。 】 、 瓣晕 I; 铁道 建 筑 和混 凝 土 内部 水 分 消 失 引 起 的 干 燥 收 缩 3部 分 组 成 。 与普通 混凝 土相 比 , 简 单 破 碎冉 生粗 骨 料 混 凝 土 收缩 率较 大主 要是 由碳化 收缩 和 干燥收 缩 引起 的。 混凝 土在 相 对湿度 6 0 的 环境 中 , 毛 细孔 中水 的 蒸 发 引起 毛细孔 负压 , 并 产生混 凝 土 内负 压 , 从而 引起 混凝土收缩 ;
12、而后水泥浆中胶凝质点问的吸附水消失 , 无法平 衡胶 凝质 点 问 的分 子 引 力 , 从 而 进 一 步 导致 混 凝土 收缩 。简单 破 碎 再生 粗 骨 料 孔 隙 率 高 , 表 面 附着 水泥砂浆 , 内部存在大量的微裂缝 , 降低 了再生混凝土 结构 内部 的致 密性 , 使其 内部 结构 变得 史加 疏松 , 增加 了失水 通道 , 并 降低 r骨 料对 毛细 孔 的阻隔作 用 , 从 而 加剧了干燥收缩 。同时这些因素还导致 了简单破碎再 生粗 骨料 混凝 土 界面 区 内水 化 产 物 疏 松 多 孑 L , 形 状不 规则 , 孑 L 隙率较 高 , 更 利 于二 氧 化
13、 碳 的 渗 透 , 其 碳化 收 缩较 大 。在混 凝 土 内部 , 骨 料 对 水 泥石 的收 缩 起 约 束 作用 , 骨 料所 能提 供 的约束 力 由骨料 的弹性 模 量决定 。 简单 破 碎再 生 粗 骨 料 的 弹 性 模 量 大 大 低 于 天然 粗 骨 料 , 这足 简单 破碎 再 生粗 骨 料 混 凝 土 收缩 率 较 大 的另 一一 个主 要原 因 。 颗 粒整 形 处 理 将 再 生 粗 骨 料 的 老 界 面 过 渡 区 剥 除 , 使 再生 粗骨 料表 面 微 裂缝 减 少 , 外 观 圆滑 , 剥 离 了 表面 的水 泥砂浆 。随着 再 生 粗 骨 料 品质 的提
14、 升 , 再 生 粗骨料 的各项性 能 得 到 明显 改 善 , 提 高 了再 生粗 骨 料 的 弹性 模 量 , 提 升 了粗骨 料对 毛细 孔 的阻 隔作用 , 著 提升了再牛粗骨料对再生混凝土收缩的约束作用 , 并 减小 了干 燥 收缩 ; 颗粒 整 形 消 除 了再 生 混 凝 土 孔 隙率 高和界面区疏松多孔的缺陷, 显著 降低 了再生混凝土 的孔 隙率 , 减 小 了碳化 收缩 。 2 2 不 同取 代率 对再 生粗 骨料 混凝 土收缩 性 能影 响 不同再生粗骨料取代率对再生混凝土收缩性能影 响如 图 3 5所 示 。 由图 _口 知 , 随着 再 生 粗 骨 料 取 代 率 的
15、增 大 , 简单 破 碎冉 生 粗 骨 料 混 凝 土 的 收缩 率 呈 增 大趋 势 ; 二次颗 粒 整形 再 生 粗 骨 料 昆 凝 土 的 收缩 率 呈减小 趋 势 ; 一 次颗 粒 整形 再生 粗 骨 料 混凝 土 的 收缩 率与普 通 混凝 土接 近 。 在 混凝 土 中 , 毛 细孔 和凝 胶 孔 的孔 径 1 0 m 的孔 隙 主要是 由引气 剂 和混凝 土制 作 过程 中卷 入 的空气产 生 的 。随着 简单破 碎再 生粗 骨料 取代 率 的增加 , 孔 径 1 0 m 和 孔 径 1 0 m 的 孔 隙 的 含 量 均呈增 加 趋 势 。 随着 简单 破 碎 再 生 混 凝
16、土 中 的 毛 细孔 和凝胶 孔孔 隙 率 的增 加 , 再 生混 凝 土 的孑 L 隙 率 和失 水通 道 也增加 , 相 应 地 加 剧 了再 生 混 凝 土 的碳 化 收缩 和 丁燥 收缩 。 水胶 比是反 映混 凝 土 密 实度 的一 个 重 要 指标 , 水 胶 比越 大 , 包 围水 泥 颗粒 的水层 就越 厚 , 水在水 泥 石 中 1 6 f l 4 I l 2 l 0 8 槲6 嫖4 2 0 龄 期 d 龄期, d ( a ) 水泥用量 为 3 5 0 k g m ( b ) 水泥 用量为 4 0 0 k g m l 4 f 1 2 呈 1 0 8 6 好4 2 O 龄期,
17、d 龄 期, d ( c ) 水泥用量为 4 5 0 k g m ( d ) 水泥用量为5 0 0 k g h n 3 简单破 碎再 卞粗骨料取代率刈 生混凝 L收缩 性 能 的影 响 1 0 2 0 3 O 4 0 5 0 6 O 龄 期, d ( a ) 水泥用量 为 3 5 0 k g m 圣: 4 。 一 I 。 : 4 篓 。 2 l 0 2 O 30 40 50 6O 龄期 d ( b ) 水泥用量 为 4 0 0 k g m l 0 2O 3 0 40 5 O 6 0 龄 期, d ( d ) 水泥用 量为 5 0 0 k g m 4 一 次颗 粒 整形 再 生粗 骨料 取 代
18、率 埘 冉 混 凝 i 收 缩 能 的 影 响 龄期, d ( a ) 水泥 用量为 3 5 0 k g m 龄 期 d c ) 水泥用量 为 4 5 0 k g m 龄期, ( 1 b ) 水泥用 量为 4 0 0 k g l n l 龄期 d ( d )水泥用量 为 5 0 0 k g m 5 _ 二 次颗粒骼彤再生籼骨料收代牢对 阿, 混凝 收缩 忡 能 的 影 响 形 成相 互连通 、 小 规则 的毛 N-f L 系统 , 混凝 土 中孔 隙肜 成与水 分 的蒸发 有很 大关 系 , 水 分蒸 发形 成 _火水通 道 、 8642O86420 4 2 O 8 6 4 2 O f。 一
19、) 讲婚 一 b一 】、 僻姆 一 。 一 j 蝌好 一 。 一 一 、 褂姆 0 8 6 4 2 0 0 8 6 4 2 O 一 。 一 】 料婿 一 。 _【 J 、 槲姆 2 0 8 6 4 2 0 0 8 6 4 2 0 一 。 一 j 褂褥 一 。 一 _)、 褂姆 2 0 1 5年第 1 1 期 韩 帅等 : 再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土 收缩性能 的影 响 1 4 5 随着失水通道不断地加深, 孔 内负压不断增大 , 混凝土 的收缩力也相应增加 , 促使混凝土干燥收缩 ; 当单位体 积 混 凝 土 的 水 泥 用 量 相 同 时 , 水 胶 比越 大 则 收 缩 越大 。
20、简单 破碎 再 生粗 骨 料 表 面 附 着 旧 水 泥 浆 和微 粉 , 活性 较小 , 含 泥量 和 泥 块 含 量 均 高 于 天然 粗 骨 料 。另 外 , 再生粗骨料具有多孔性和高吸水性 , 天然粗骨料的 吸水 率 为 0 5 一2 , 再 生 粗 骨 料 高 达 5 2 0 。 由于再生粗骨料的上述缺陷 , 在控制相同的坍 落度条 件下 , 随着取代率的增大, 简单破碎再生粗骨料混凝土 用 水 量 随之增 大 , 引 起水 胶 比逐 渐 增 大 。 不 同再 生 粗 骨料 取代 率对 再生 混凝 土水 胶 比影 响如 图 6所 示 。 0 5 2 O 5 O 0 4 8 0 4 6
21、 筮 0 4 4 就 O 3 8 O 3 6 0 34 。 一 一 一 _ : 一 0 5 0 l O0 再 生粗骨料取代 率 ( a ) 简单破碎再生粗骨料混凝土 再生粗 骨料取代 率, ( b ) 一 次颗粒整形 再生粗骨 料混凝士 水泥用量 ( k g m ) 一3 5 0 _4 0 0 -一 45 0 -一 5 0 0 水泥用 ( k g m ) 卜 _ 3 5 0 - _400 一 4 50 一5 00 水泥 用量 ( k m ) 卜 _35 0 - 4 0 0 一 45 0 -一5 0 0 再生粗 骨料取代 率, ( c ) 二 次颗 粒整形 再生粗骨料混 凝土 图 6再生粗骨料取
22、代率对再生混凝土水胶 比的影响 由图 6 ( a ) 可 知 , 当 咖 : 5 0 时 , 简 单 破 碎 再 生 粗 骨料 混凝 土 的 水 胶 比 增 大 了 0 4 7 3 ; 当 咖 = 1 0 0 时 , 简单 破碎 再生 粗骨 料混 凝 土的水 胶 比增 大 了 2 9 1 1 9 。 因此 , 随着 的增 大 , 水胶 比逐 渐增 大, 简单破碎再生粗骨料混凝土的收缩率呈增大趋势。 经过 颗粒 整形 后 , 再 生 粗 骨 料 剥 离 了表 面 的水 泥 砂 浆 , 粒形 更 加 圆滑 。 由表 1可 知 , 经 过 颗 粒 整 形 , 再 生粗骨料的含泥量、 泥块含量和吸水率
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